드론, 무인자동차 기술 꽃 핀다



2014년 스위스에서 열린 세계 모터쇼에 전시된 도요타의 미래차 FV2

드론, 물류와 국방 적용 확대
2014년을 가장 화려하게 수놓았던 로봇을 꼽자면 ‘드론’을 꼽을 수 있다. 그 열풍의 시작은 2년 전 도미노피자가 공개한 한 유튜브 영상이었다. 이 비디오 클립에는 피자를 드론에 실어 주문자의 집까지 신속하게 배달하는 모습이 담겼다. 이 영상에 대한 반응은 가히 폭발적이어서 이후 많은 사람들은 ‘최초의 실용적인 로봇의 형태’로 드론을 꼽는 것을 주저하지 않았다. 실제 드론은 지난해 기술과 산업 두 분야에서 모두 큰 성장을 거뒀다. 관련 스타트업 기업들만 해도 에어웨어(Airware), 드론디플로이(DroneDeploy), 싸이피 웍스(CyPhy Works), 로보플라이트(RoboFlight), 허니콤(Honeycomb), 스카이캐치(Skycatch) 등 손에 꼽을 수 없을 정도다. 이들 기업은 대기업들과의 활발한 인수합병을 통해 올해도 큰 활약이 기대된다. 아마존은 드론을 통해 또 한 번의 물류 혁신을 기대하고 있다.


2015년에도 드론은 방송, 엔터테인먼트, 물류, 국방 등에서 맹활약을 할 것으로 보인다. 방송에서는 이미 드론을 이용한 공중 촬영이 보편화됐고 500달러에 불과한 패롯(Parrot)의 오락·촬영용 드론인 ‘비밥 드론(Bebop Drone)’이 크리스마스 선물로 인기를 끌었다. 이외에 각종 탐사 연구에도 드론이 적극 활용되는 등 앞으로도 그 무궁무진한 쓰임새에 힘입어 드론 시장은 크게 성장할 전망이다. 특히 로봇을 이용한 물류공장 자동화를 적극 추진하고 있는 아마존이 ‘드론 혁명’을 통해 또 한 번의 물류 혁신을 일으킬 수 있을지가 큰 관심사다. 여기에는 기술적 이슈 못지않게 다양한 법제적 이슈들이 있는데 미국에서는 사생활 보호와 안전 등을 다룬 ‘드론 운행법’의 법제화가 빠르게 논의되고 있다.

무인자동차, 도로위 돌발 상황 알아서 대처
사실 드론과 같은 무인항공기(Unmanned Aerial Vechicle, UAV)를 이야기 할 때 국방 분야는 빼놓을 수 없다. 국방 분야의 무인항공기 시장은 민간의 약 10배 수준이며 앞으로도 큰 시장을 형성할 전망이기 때문이다. 2010년 기준, 세계 51개국에서 약 158종의 무인기를 실전 운용하고 있는데, 이번 이스라엘의 가자지구 사태와 미국의 ISIS 공습에도 무인항공기의 압도적 전력을 보여줬다.

국방용 무인항공기는 잘 갖춰진 인공위성과 GPS 시스템의 지원하에 원하는 목표를 아군의 인명피해 없이 정찰과 타격을 할 수 있다는 점에서 미래 공중전에서도 큰 역할을 수행할 것으로 보인다. 이와 더불어 드론 역시 지상병력의 국소 전투를 지원해주는 형태로 미래전투에 사용될 전망이다. 2013년 7조 원(민간·국방분야 합계)이었던 드론 시장은 2016년 10조원을 돌파하고 앞으로도 그 성장세가 지속될 것으로 보인다.

기술이 현실로 다가오는 시기를 판단하는 유용한 방법 중 하나가 대기업들의 기술투자 동향을 살펴보는 일이다. 몇 해 전 구글, 아마존, MS 등 글로벌 기업들은 클라우드 기술개발에 집중했고 최근에는 그 전장이 사물인터넷(IoT)으로 옮겨져 시장개척이 활발하다. 이 같은 측면에서 본다면 로봇 부문에서 오랫동안 꿈꿔왔던 무인자동차 기술이야 말로 드디어 현실화의 순간이 가까이 온 것으로 보인다. 그만큼 무인자동차 기술에 거대기업들의 유례없는 관심과 투자가 이어지고 있기 때문이다. 최근 무인자동차 기술에 거대기업들의 유례없는 관심과 투자가 이어지고 있다.


무인자동차의 최전방엔 바로 거대 IT기업 구글이 있다. 구글의 무인자동차는 현재 스탠포드 대학 인공지능 연구실의 전 디렉터이자 구글 스트리트뷰의 공동개발자이기도 한 세바스찬 쓰런(Sebastian Thrun)이 이끌고 있다. 그는 10년의 연구 끝에 드디어 현실화의 빛이 보이고 있는 모습이다. 특히 2014년 지구 둘레 275바퀴에 해당하는 1100만㎞의 실제 도로를 무인자동차가 성공적으로 주행했다는 소식을 알리며 상용화에 대한 기대를 더욱 부풀게 했다.

구글은 자사의 동영상 채널 유투브를 통해 구글카의 시연 영상을 공개했다. 이 영상을 보면 특히 안전을 강조한 무인주행 알고리즘이 인상적이다. 단순히 차선을 인식하고 다른 차량과의 간격을 유지하며 자율주행 하는 것을 넘어 도로 위의 돌발 상황을 문맥을 고려해 이해하고 위험을 예측해 회피한다.

특히 사람으로 인식되는 물체에 대해선 별도의 회피 알고리즘을 탑재하는 등 더욱 안전해진 구글카의 면모를 보여줬다. 이러한 노력에 힘입어 2017년에는 실제 도로 위에서 구글카를 볼 수 있을 것이라 기대되며, 미국 네바다주에선 이미 2012년에 관련 법규를 공포, 구글카에 운전면허를 부여하는 등 빠른 법제화 움직임 역시 구글카의 전망을 더욱 밝혀주고 있다.

드라이브 미 자율주행 시스템을 탑재한 ‘볼보 s60’

자동차 업계엔 이미 발등에 불이 떨어진 모습이다. 미국의 거대 DVD 대여 체인 블록버스터가 불과 5년 만에 넷플릭스에 의해 파괴 당하는 모습이 구글카에 의해 재현될 수도 있기 때문이다. 현재 자동차 시장을 지배하고 있는 폭스바겐, 토요타, GM, 현대·기아차 등도 무인차시대에 대비해 R&D 투자를 아끼지 않고 있다. 또 여기에 전기차 시장에 돌풍을 일으키고 있는 테슬라 역시 최근 자율주행 시스템을 발표하며 무인차 주도권 싸움에 합류하고 있다. 현재 자동차의 안방인 소프트웨어 부문마저 구글의 안드로이드 오토와 애플의 카플레이에 위협받고 있는 가운데, 무인차량의 주도권마저 구글에 내준다면 기존 자동차 업체들은 큰 생존의 위기에 직면하게 될지도 모른다. 따라서 자동차 업체들은 무인자동차 기술에 사활을 걸고 있다. 이러한 지각변동은 앞으로 몇 년 안에 이뤄질 것이어서 귀추가 더욱 주목된다.

로봇노동자 채용 늘지만 논란도 커질 듯
세계 곳곳에서 우버의 택시영업을 둘러싸고 논란이 뜨겁다. 기술은 노동시장을 변화시키고 때로 갈등을 초래하기도 한다. 하지만 우버로 인한 갈등은 로봇이 가져올 그것에 비한다면, 티끌에 불과한 것일지도 모른다. 그만큼 로봇은 미래 노동시장의 큰 지각변동을 일으킬 잠재력을 가지고 있으며, 이러한 변화의 움직임 역시 곳곳에서 매우 빠르게 관측되고 있다. 세계 최대 로봇학회 중 하나인 ‘ICRA 2014 (2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation)’에서는 산업로봇 세션이 예년에 비해 크게 늘었다. 학회 시작 전 별도의 워크샵 개최는 물론 각종 포럼과 다수의 산업로봇 발표 세션이 개최됐다. 많은 연구가 발표됐다는 것은 그만큼 연구자금이 몰리고 있다는 의미고, 그 기술을 원하고 투자하는 기업들이 많다는 것을 뜻한다. 결국 첨단 로봇 기술의 칼 끝은 산업노동 시장을 향하고 있다.

로봇이 실제 산업 현장에 적용되면 이것이 일으킬 지각변동은 우리의 예상보다 훨씬 클 수도 있다.
지금도 이미 공장의 많은 부분이 기계에 의해 작동하고 있다. 하지만 로봇 노동자의 등장은 로봇이 ‘인간의 영역’까지 대체할 수 있음을 의미하며, 시장은 무궁무진하다. 애플기기를 생산하고 있는 중국의 제조기업 폭스콘은 더 이상 저렴하지 않은 중국의 노동력 앞에 향후 돌파구를 모색하고 있다. 그러한 움직임 중 하나가 구글 로봇 부문과의 제휴 추진이다.

아마존 역시 로봇업체인 키바시스템즈를 인수하며 물류공장의 자동화를 추진하고 있다. 2014년 블랙 프라이데이에는 이 로봇이 큰 활약을 했다고 한다. 많은 기업들은 사람 대신 저렴한 로봇 노동자를 받아들일 준비가 돼 있으며, 충분한 기술과 시장 경쟁력이 확보되는 순간 또 다른 산업혁명을 가져올 수도 있을 것이다. 로봇기술에서 가장 큰 이슈는 로봇에게 작업을 어떻게 하면 쉽게 가르칠 수 있느냐에 대한 것이다.

이제 남은 것은 기술적 장벽이다. 가장 큰 이슈는 ‘어떻게 쉽게 로봇에게 작업을 가르칠 것이냐’에 대한 것이다. 로봇을 운용하려면 전문지식을 갖춘 로봇공학자가 있어야 한다. “물건을 저쪽으로 옮기라”고 하면 사람은 이를 바로 알아듣고 수행하지만, 로봇은 직접 각 모터의 작업 궤적을 결정해 주는 것은 물론 시시때때로 발생하는 예외 상황에 대해서도 유연하게 대처할 수 있어야 한다. 이를 위해선 로봇공학자의 전문지식과 함께 종종 높은 수준의 프로그래밍 작업이 요구되기도 한다.

단돈 2500만 원으로 고용할 수 있는 저렴한 로봇 노동자 백스터(Baxter)

따라서 쉽게 로봇에게 작업을 가르쳐주기 위해 인간-로봇 상호작용(Human-Robot Interaction, HRI) 연구가 광범위하게 이뤄지고 있다. 이에 대한 한 방법으로 시연으로부터 배우는 학습하는 기술(Learning from demonstration, LfD)이 중요한 화두로 다뤄지고 있다. 이같은 상황을 고려하면 미래의 공장 노동자는 직접 노동을 하는 사람이 아니라 노동을 하는 로봇을 다룰 수 있는 사람으로 바뀔지도 모른다. 이미 그러한 변화는 시작됐다.

수술·재활로봇, 고가에도 보급 활기
로봇의 시장성이 가장 큰 분야를 꼽으라면 국방, 산업분야와 함께 의료분야를 꼽을 수 있다. 의료분야는 로봇 적용에 있어 몇몇 특별한 장점들을 가진다. 우선 수술실처럼 환경이 철저히 통제된 공간이란 점이다. 로봇이 직면하는 어려움 중 하나는 매번 새로운 환경을 학습해야 하고 예측 불가능한 변화에 대처할 수 있어야 한다는 것인데, 수술실은 비교적 통제 가능하고 예측 가능한 환경이라는 점에서 로봇 적용에 유리한 손을 들어준다.

또 다른 장점은 의료 분야가 국방, 산업분야와 함께 로봇의 비싼 몸값을 감당할 수 있는 몇 안되는 분야라는 것이다. 그동안 서빙 로봇이 등장했음에도 불구하고 이들의 보급이 잘 이뤄지지 않았던 것은 기술면의 한계보다 비싼 가격이 더 문제였다. 단지 음식 서빙을 위해 몇 억원의 로봇을 구입하기는 쉽지 않은 일이다. 하지만 생명과 관련된 의료분야는 고가의 로봇 의료장비를 도입할 수요가 충분하다.

이에 따라 수년 전부터 많은 연구자금이 투입되며 연구개발이 이뤄져 왔다. 그 선봉에는 수술로봇의 대명사 ‘다빈치’가 있다. 2000년 미국에서 처음 사용되기 시작한 이 로봇은 원격조종 시스템과 3D스트레오 영상의 도움으로 최소침습수술(최소한의 절개만으로 수술을 하는 것)을 했고 지금까지 세계적으로 3000여 대의 로봇이 약 20만 회의 수술을 성공적으로 집도한 것으로 알려져 있다. 이외에 넓은 부분을 절개해 직접 손으로 뼈를 깎던 무릎연골 수술 같은 기법이 특별히 고안된 수술로봇에 의해 큰 진전을 이루고 있다. 또 아직 많은 수술분야에서 로봇기술의 접목이 필요하다는 점에서 의료로봇은 2015년에도 큰 활황세를 유지할 것으로 보인다.

하지 재활운동을 위한 호코마(Hocoma)의 로코맷프로(LokomatPro) [사진: 호코마 홈페이지]

로봇기술이 각광을 받고 있는 또 다른 의료분야는 바로 재활분야다. 상해 환자의 운동재활을 맡는 분야 역시 산업노동 분야처럼 매우 노동집약적이다. 보통 재활치료사는 일대일로 환자를 전담, 재활운동을 보조하는데 이 작업은 상당한 육체적 노동이어서 인건비 부담이 크다. 따라서 이러한 노동집약적 재활 분야를 로봇을 통해 자동화하려는 시도가 이뤄지고 있다. 로봇 연구자와 재활병원이 다양한 공동 연구를 진행하고 있는데 재활을 돕는 로봇이 개발된다면 인건비 절감은 물론 환자가 병원을 방문하는 불편함 없이 가정에서 손쉽게 재활 운동을 할 수 있다는 점에서 큰 호응을 얻을 전망이다.

노인과 장애인의 팔·다리 근력을 보조해주는 로봇 역시 기대를 모으고 있다. 일명 ‘아이언맨’ 기술이라 불리는 외골격로봇(exoskeleton) 기술은 입는 형태의 로봇을 통해 노인 또는 장애인의 움직임을 보조, 이들의 원만한 정상 생활을 돕는 것이 목적이다. 비록 현 단계의 기술은 인체의 동작의도 감지(coginitive HRI)나 효과적으로 힘을 보조하는 디자인적 측면(physical HRI)에 많은 발전의 여지가 있다.

하지만 제품이 상용화되면 노인과 장애인에게 새 삶을 가져다줄 수 있는 만큼 그 파급효과는 매우 클 것이다. 이 분야의 선두기업이라 할 수 있는 미국의 엑소바이오닉스(Exso Bionics)는 올해 다시 한번 FDA 승인을 받으며 마비 환자와의 협업 연구의 길을 열었다. 10년 넘게 이 분야를 개척해 온 일본의 사이버다인은 최근 허리를 보조하는 외골격로봇을 출시, 산업노동 현장을 적극 공략하고 있다. 걷지 못하는 장애인이 하지로봇을 착용해 거리를 활보하고, 산업 노동자가 상지로봇을 착용해 무거운 물체를 손쉽게 운반하는 날도 그리 멀지 않은 것 같다.

가정의 감정로봇, 고령화 사회의 해결사
저출산 고령화는 비단 우리나라의 고민만은 아니다. 고연령층(65세 이상)의 가파른 증가와 이들을 부양해야 하는 부양연령층(15~64세)의 지속적 감소는 적절한 보살핌을 받지 못하는 소외된 노인들을 양산하고 사망 한참 뒤에야 시신을 발견하는 안타까운 사례도 빈번히 발생하고 있다. 이는 비단 자식이 없는 노인들만의 이야기는 아니어서 자식과의 드문 왕래 속에 독거 노인들은 더 많은 보살핌을 요구하고 있다.

하지만 이들의 수요는 점점 사회복지사의 수용 한계를 넘어서고 있다. 이러한 현실에 맞서 노인의 벗이 돼주는 ‘감정 로봇’이 새로운 해결책으로 부상하고 있다. 특히 고령화 사회에 이미 접어든 일본에서 활발한데 노부모의 활동 상태를 체크하는 사물인터넷 제품들의 치열한 경쟁 속에 감정로봇이 또 다른 경쟁자로 등장한 것이다. 일본의 산업기술 종합연구소(AIST)가 개발한 로봇 애완동물 ‘파로(PARO)’는 노인의 정신적 스트레스를 줄여주고 감정 교류를 도와준다고 알려져 있으며 실제 노인의 치매 예방과 심리 치료에 이용되기도 했다. 외로움을 호소하는 독거노인들은 이러한 정서 교감체를 크게 원하고 있고, 앞으로도 노인의 인구가 꾸준히 증가한다는 점을 고려하면 감정로봇 역시 그 수요가 크게 늘어날 전망이다.

이러한 감정로봇의 개발에서 가장 어려운 점은 로봇에게 ‘감정’을 가르쳐 주고 이를 인간과 교감케 하는 일이다. 매우 추상적이고 복잡한 ‘감정 개발’의 난제 앞에 로봇계는 클라우드 기술에 희망을 걸고 있다. 클라우드 기술은 단말기에선 입출력 작업만 주로 처리하고 데이터 처리는 제3의 공간에서 하는 컴퓨팅 시스템의 형태를 말한다. 클라우드 로봇은 인터넷 연결을 통해 다수의 로봇 경험을 공유하고 집단 지성의 힘으로 복잡한 감정 판단 문제의 해결을 시도하고 있다.

광범위하게 축적되는 데이터와 빠르게 발전하는 기계학습 기술 앞에 이 난제 역시 곧 해결할 수 있을 것이란 기대다. ‘1가구 1로봇 시대’는 분명 다가올 것이다. 그 형태가 탁상용 엔터테인먼트 로봇인 지보(Jibo)가 될지, 아니면 인간의 모습으로 감정을 헤아리는 감정로봇 페퍼(Pepper)가 될지 모르겠지만 말이다. 그 기술의 중심에는 바로 클라우드 로봇기술이 있다.

로봇의 선두주자 구글이 클라우드 로봇을 미래 로봇의 방향으로 지목하고 있고, 아마존 역시 강력한 클라우드 기술로 무장해 이 분야에 도전장을 던지고 있다. 일본의 소프트뱅크도 파격적인 가격의 페퍼를 앞세워 광범위한 데이터 수집에 나선만큼, 클라우드 로보틱스 분야는 미래 로봇의 새로운 격전지가 될 것이다.

글 엄태웅 캐나다 워털루대 연구원